長鏈非編碼RNA在消化系統腫瘤中的作用研究進展

李　安　楊家進　左為漢　盧燕君　蔣為民　吳建兵

(南昌大學第二附屬醫院腫瘤科，江西　南昌　330000)

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長鏈非編碼RNA在消化系統腫瘤中的作用研究進展

李安楊家進左為漢盧燕君蔣為民吳建兵

(南昌大學第二附屬醫院腫瘤科，江西南昌330000)

長鏈非編碼RNA；食管癌；胃癌；肝癌；結直腸癌

近年來發現長鏈非編碼RNA(lncRNA)能夠在表觀遺傳學水平如染色體重塑、轉錄及轉錄后調控水平調控基因的表達。lncRNA與多種疾病有關，與腫瘤的發生、發展有密切關系。在消化系統疾病中發現大量與腫瘤相關的lncRNA,在已知的lncRNA中，部分發揮原癌基因功能，部分發揮抑癌基因功能。本文就lncRNA與消化系統腫瘤的關系及其研究進展作一綜述。

1　lncRNA簡介

lncRNA是一類長度>200個核苷酸，無或很少有蛋白編碼功能的RNA片段。在很長一段時間內，認為lncRNA屬于基因組轉錄的“噪音”，無明顯生物學功能〔1,2〕，主要通過lncRNA芯片、Northern印跡及高通量篩選技術等方法篩選出一些與疾病有關異常表達的lncRNA。隨著對lncRNA的進一步研究，發現lncRNA能夠在表觀遺傳學水平調控基因的表達，如染色體重塑、轉錄水平和轉錄后水平，從而參與一系列的生物學過程，參與疾病尤其是腫瘤的發生、發展過程，lncRNA的表達水平與腫瘤患者的療效有關，可以作為腫瘤預后的參考指標〔3〕。lncRNA的異常調節可能會導致多種消化系統疾病發生，包括食管癌、胃癌、肝癌和結直腸癌〔4〕。lncRNA在消化系統腫瘤組織中的表達水平分為上調和下調，但多以上調為主，猜測lncRNA能夠發揮類似原癌基因或抑癌基因功能，lncRNA可以為消化系統腫瘤的分子治療提供新的線索〔5〕。

2　lncRNA與消化系統腫瘤

2.1lncRNA與食管癌lncRNA FOXCUT(FOXC1 promoter upstream transcript)是位于FOXC1(Forkhead box C1)基因啟動子上游的轉錄體，近來發現FOXCUT能夠與FOXC1結合形成“lncRNA-mRNA序列對”形式參與食管鱗狀細胞癌細胞的生物活動〔6〕。Pan等〔7〕發現在食管鱗狀細胞癌及其細胞系ESCC及KYSE30中FOXCUT和FOXC1 mRNA高表達，體外實驗分別敲除FOXCUT及FOXC1基因后，KYSE30細胞的增殖、遷移及侵襲能力顯著抑制。在ESCC細胞系中，導入FOXCUT siRNA，FOXC1的表達量降低，FOXCUT能夠調控FOXC1 mRNA的表達。進行生存分析發現FOXCUT 及 FOXC1高表達的患者生存期比FOXCUT及FOXC1低表達的患者短，FOXCUT高表達提示食管癌患者預后不良，FOXCUT有可能成為食管癌患者新的臨床預后指標。

lncRNA POU3F3位于人染色體2q12的反轉錄區，長度為747 bp，位于POU3F3基因上游，是POU家族轉錄因子，LncRNA POU3F3參與了食管鱗狀上皮細胞癌的發生過程〔8〕。Li等〔9〕人通過qRT-PCR發現食管鱗狀上皮細胞癌組織中LncRNA POU3F3比癌旁及正常組織表達量顯著增高，lncRNA POU3F3通過結合EZH2使POU3F3基因與DNA甲基轉移酶(Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3b)結合導致POU3F3基因的甲基化。目前大量研究表明POU3F3基因相鄰的CpG甲基化能使抑癌基因轉錄失活，導致多種腫瘤的發生〔10〕。筆者猜測POU3F3基因甲基化是食管鱗狀上皮細胞癌發生發展的重要因素。隨后Tong等〔11〕比較在食管癌中新發現的3種lncRNA(POU3F3,HNF1A-AS1,SPRY4-IT1)對預后的影響，發現LncRNA POU3F3高表達的患者預后最差，說明lncRNA POU3F3也是食管癌預后最重要的分子標志物。

2.2lncRNA與胃癌HMlincRNA717又被稱為gastric cancer associated transcript 2(GACAT2)”，是胃癌中發現的一種新的lncRNA〔12〕。Chen等〔13〕發現HMlincRNA717在胃癌組織表達量極低，在5種胃癌細胞系AGS、BGC-823、HGC-27、MGC-803、SGC-7901中HMlincRNA717的表達水平比正常胃黏膜上皮細胞系GES-1中的表達顯著下調。與正常組織相比，它在胃癌組織中下調，而且在胃癌前病變中下調〔14〕。更重要的是HMlincRNA717表達水平與癌癥遠端轉移、靜脈浸潤和神經侵潤相關，研究表明HMlincRNA717可能在癌癥發生和進展中起著關鍵的作用，可能成為早期胃癌的一個新的生物標記。Xie等〔15〕研究HMlincRNA717的表達水平和小細胞肺癌(NSCLC)臨床病理因素間的潛在關系,也發現HMlincRNA717表達是NSCLC患者的一個獨立預后因子，它可能成為NSCLC的一個潛在預后生物標記和治療靶標。lncRNA CCAT2(Colon Cancer Associated Transcript 2)最早是在結腸癌中被發現，并由此而命名，定位于人染色體8q24，與結腸癌的生長、轉移有關〔16〕。Wang等〔17〕對87對胃癌組織及正常組織運用qRT-PCR檢測，發現CCAT2在胃癌組織中的表達量顯著高于正常組織，并且CCAT2的表達量與淋巴轉移有關。CCAT2表達量高的患者生存期短，高表達CCAT2可能是胃癌患者預后不良的指標之一。 TINCR與細胞分化相關，TINCR的異常表達可能會導致癌癥的發生〔18〕。Xu等〔19〕發現核轉錄因子SP1能夠調控TINCR的表達，沉默TINCR表達，細胞的增殖及遷移能力減弱，細胞凋亡增加，使胃癌細胞系SGC7901 和BGC823中的 TINCR高表達，胃癌細胞生長加速。TINCR結合STAU1(staufen1)蛋白，影響KLF2 mRNA的穩定性及表達量，KLF2調控細胞周期蛋白依賴性激酶基因CDKN1A/P21 和CDKN2B/P15的轉錄，從而影響胃癌細胞的增殖和凋亡。因此，TINCR可能是導致胃癌發生發展的重要原因之一，TINCR可能成為胃癌潛在的治療靶點。

2.3lncRNA與肝癌URHC(up-regulated in hepatocellular carcinoma)在肝癌細胞中高表達，同時發現ZAK 在肝癌組織中表達極低，查閱資料發現ZAK 定位于URHC 基因附近，有人大膽推測ZAK 可能是URHC 作用的靶基因。Xu等〔20〕基于上述基礎，猜測URHC 可能通過負調控ZAK 表達發揮促腫瘤發生作用。換言之，上調ZAK的表達能夠抑制URHC降低細胞的增殖能力，他們將URHC-siRNA和K-siRNA 共轉染SMMC7721 肝癌細胞，發現ZAK-siRNA 削弱了部分URHC-siRNA 抑制腫瘤細胞增殖的能力。當下調URHC 表達后，ERK1/2、JNK 及p38 的磷酸化水平顯著上調，提示URHC下調活化了MAPK 通路。下調URHC表達后通過促進ZAK 表達來激活MAPK通路發揮抗癌功能，URHC可以作為今后治療肝癌新的作用靶點，為治療肝癌研發新的藥物提供了新的方向。

lncTCF7能夠調控人肝癌干細胞自我更新的作用。研究人員通過基因芯片分析發現肝癌干細胞和肝癌組織中長鏈非編碼RNA lncTCF7顯著高表達，lncTCF7定位在細胞核中。抑制lncTCF7表達，肝癌細胞轉錄因子的表達和體外干細胞小球的形成能力顯著下降，并且能夠在動物體內抑制肝癌的形成和生長，使lncTCF7高表達，能顯著促進肝癌干細胞的自我更新能力。lncTCF7結合SWI/SNF 復合物啟動TCF7的表達，激活 Wnt 信號通路，促進了肝癌干細胞自我更新和腫瘤增殖〔21〕。Wu等〔22〕發現在肝癌細胞中IL-6激活STAT3，通過結合lncTCF7的啟動子而促進lncTCF7的表達而使肝癌細胞增殖能力增強，敲除STAT3或者抑制STAT3的活性，使lncRNA的表達量顯著下降有助于抑制癌細胞的遷移。兩項研究提示lncRNA也可以作為肝癌發生發展的重要分子，可能將成為腫瘤臨床干預的重要新靶點。

ANRIL是細胞周期激酶抑制因子4b(INK4b)位點的反義非編碼RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 Locus)，位于人染色體9p21.3區域，全長3.8 kb〔23〕。研究使用qRT-PCR檢測肝癌組織及正常組織中ANRIL的表達情況，發現ANRIL在肝癌組織中高表達，并且癌組織越大，ANRIL表達量越高。敲除ANRIL之后，肝癌細胞的增殖及侵襲能力受抑制。ANRIL通過結合多梳抑制復合物PRC2，作用于KLF2基因啟動子區域，抑制KLF2因子的轉錄，而抑制肝癌細胞的增殖。研究還發現SP1也能調控ANRIL的表達〔24〕。Hua等〔25〕發現ANRIL高表達的肝癌病人生存期短，抑制ANRIL的表達可使患者的生存期延長，由此猜測ANRIL低表達可以抑制肝癌細胞的增殖。由此證明，ANRIL可以作為肝癌預后新的標志物及治療新的靶點。

ZFAS1最早在乳腺癌中被發現，發揮著抑癌作用〔26〕。然而近年來陸續有人發現ZFAS1在肝癌中發揮癌基因的作用。Li等〔27〕發現在原發性肝癌中ZFAS1能夠結合miR-150發揮促癌作用。正常情況下，miR-150通過抑制ZEB1和基質金屬蛋白酶MMP14與MMP16來阻遏肝癌細胞增殖，而ZFAS1通過抑制miR-150，使ZEB1、MMP14及MMP16高表達，從而促進癌細胞的增殖。在細胞及小鼠體內上調ZFAS1時，肝癌細胞侵襲性及遷移性也明顯增強，臨床病例分析也表明ZFAS1表達量與肝癌預后明顯相關。

2.4lncRNA與結直腸癌基因間長鏈非編碼RNA-p21，(Long intergenic non-coding RNA-p21，lincRNA-p21)是轉錄因子P53下游的一個靶基因，P53調控lincRNA-p21的轉錄〔28〕。Zhai等〔29〕發現結腸癌細胞HCT-116細胞中，nutlin-3通過誘導野生型P53的表達從而引發lincNRA-p21的過表達。對比同一患者的癌組織及正常組織，發現lincNRA-p21基因在癌組織中表達量顯著降低，但是直腸癌及Ⅲ期腫瘤患者中lincNRA-p21的水平高于結腸癌及Ⅰ期腫瘤患者，lincNRA-p21表達水平的升高與血管侵襲性顯著相關。此外，野生型P53與突變型P53對lincNRA-p21的表達無影響。另有研究表明lincNRA-p21通過結合miR-451抑制β-catenin信號通路，抑制結直腸癌干細胞的自我更新能力，從而發揮抑癌作用；在裸鼠體內實驗也驗證了這一現象〔30〕。lincRNA-p21通過抑制Wnt/β-catenin信號通路能夠增加結直腸癌患者的放療敏感性，lincRNA-p21可能成為結直腸癌放射治療的潛在靶點〔31〕。

ncNRFR又稱為NRAS非編碼功能性RNA，存在于NRAS基因位點，但又獨立表達于NRAS編碼蛋白轉錄本。非轉化的小鼠結腸細胞穩定表達ncNRFR，使用軟瓊脂測定這些穩定表達ncNRFR的結腸細胞，發現結腸細胞能夠惡性轉化。通過給裸鼠注射高表達的ncNRFR的細胞，導致了裸鼠腫瘤的形成并具有高度侵襲性。此外，ncNRFR的高表達能夠抑制抑癌基因Let-7的表達，研究結果表明ncNRFR的異常表達能夠導致結直腸癌的發生〔32〕。

lncRNA UPAT是新發現的一種通過調節蛋白質泛素化促進蛋白質穩定，進而保證癌細胞存活和成瘤能力的新的長鏈非編碼RNA。UPAT與表觀遺傳因子UHRF1結合，通過干擾β-轉導重復相容蛋白(βTrCP)介導的泛素化過程是其穩定表達，并且UHRF1能夠上調與結腸癌細胞存活相關的基因硬脂酰輔酶A脫氫酶1和Sprouty 4的表達。該研究表明lncRNA UPAT能夠調節蛋白質泛素化以及降解過程，在維持腫瘤細胞存活和成瘤能力方面發揮重要作用，UPAT及UHRF1或將成為結腸癌治療的新分子靶點〔33〕。

3　展　望

隨著人們對lncRNA 在腫瘤發生發展中作用的研究，逐漸意識到lncRNA在疾病發生中的重要作用。近年來高通量測序技術的應用，與消化系統腫瘤有關的長鏈非編碼RNA也逐漸被人們發現，但它們的具體功能及與腫瘤發生的具體分子機制也亟須進一步探索。目前對lncRNA的研究還僅僅只是一小部分，還有大量的lncRNA還需進一步探索。雖然對lncRNA 的種類及其作用的分子機制的認識還不夠深入，就目前對lncRNA的初步探索來看，lncRNA 有望成為消化系統腫瘤治療的理想靶點，可以開發以lncRNA 為靶點的新藥，因此lncRNA在消化系統腫瘤中有非常廣闊的應用前景。

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〔2016-03-25修回〕

(編輯曲莉)

國家自然科學基金資助項目(No.81460375)

吳建兵(1970-)，男，博士，教授，主任醫師，博士生導師，主要從事腫瘤介入治療的研究。

李安(1991-)，男，在讀碩士，主要從事肝癌的綜合治療研究。

R735

A

1005-9202(2016)15-3835-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.107